2019年11月30日土曜日

トランジスタ式ミニワッター Part5 アイドリングでハマる編

さてさて、注文していた放熱板とDCアダプタが届きました。
早速取り付けてっと

なかなか、コンパクトにまとまっていい感じです。
早速アイドル電流を測ってみます。
放熱板が全て実装されてテスターが入りづらくなったので、今度は片側のみの0.68Ωの両端の電圧からアイドル電流を出すことにします。

電源を入れた直後です。75.5mVですからアイドルは111mAになります。若干多目ですが様子を見てみることにします。
30分ぐらいすると93mV,136mAを超えてしまいました。そしてその後もじわりじわりと上がって行きそうな感じです。この時のコレクタ損失は1012mWですから12V電源の時の倍以上になってしまいました。どうやら、発熱に対して放熱が追いついていないような印象です。流石にこのままでは熱暴走してまずそうです。電源を切って対策を考えてみることにしました。
そうだ、1N4007のVfを選別してなるべく低いものを使ってなおかつヒートシンクと熱結合させてみよう。

銅箔テープを巻きつけて熱結合を密にしてみました。

２時間ぐらい使った後で、一応このくらいで、安定したようです。87.5mVですから、アイドル電流は128mA程度で安定したようです。この状態で、放熱板を触ると電流が下がります。息を吹きかけると、微妙に反応してアイドルが増えて、そして下がります。かなり温度に敏感なようです。Pcも１W程度とヒートシンク付けない時の定格を上回る勢いです。
やっぱり、素直にUF2010をバイアスに使ったほうがいいのかな。。。
なんだか、ちょこちょこと部品を発注していて、送料がもったいないのですが。。。

写真右は外した1N4007,左はUF2010のVf
結構違うもんだなぁ。。。
UF2010に置き換えて見ます。

うわ、今度は低すぎる。。。37.6mV,55.3mA多分、これでもアンプとしての特性は問題ないのだろうと思いますが、なんだか気になります。
どうしようか。。。。
試しにUF2010と1N4007を混在させてみよう。１本はUF2010、もう1本は1N4007で直列なのだから問題ないだろう。ちょうどいい感じになるのを期待して。。

30分以上電源を入れっぱなしにしてみて、55.9mV,82mAのアイドル電流で落ち着きました。なんだか異種のダイオードをバイアス用に使うのは見た目的に気持ち悪い気がしますが、ちょうどいい感じのアイドル電流にできたので良しとしよう。。。

これで、アンプの基盤は完成というこで。。。
さて、ケーシングはいつになることやら。。。

トランジスタ式ミニワッターPart5 基板実装偏

概ね部品がそろったので、基板につけていくことにします。

そうそう、ほんとうは初段のペアFETは2SK2145を使えればそれに越したことはないと思っていました。しかし、2SK2145はソースが共通でバランス用の可変抵抗を入れるところがありません。差動ペアの特性が同じウエハース上なのでよく揃っていると言われていますが、さすがに調整できないと困ります。そんないきさつで、オリジナルの2SK170ペアの頒布を受けることにしたのです。ところがネットでヘッドフォンアンプのVer４を2SK2145を使って組み立てたという回路を見つけました。こんなやり方あるんだと思いました。次に作るときには参考にしよう。

まず、電源部分を実装します。

電圧をはかってみます。。。。

ん、-7.3V？プラス側は7.8V位になってます。少しアンバランスだけど、負荷をつなぐと落ち着くのかな、と思いそのまま作製を続けます。

左側：Lチャンネルを実装していきます。

2SK170は銅箔テープを使って熱結合しました。順調につけてきます。

Lチャンネルの完成です。ヒートシンクは秋月で30円の一番小さいタイプの放熱板です。
このサイズがぎりぎりでした。うまいこと収まってくれました。コンデンサとの距離がとれればもっとよいのですが、Bタイプ基板にすべて載せようとするとこれが限界かと思います。

各部の電圧をみていきます。ドキドキしながら15Vのアダプタをつなぎます。

電圧はエミッタ～エミッタ間の電圧です。エミッタ抵抗が0.68Ω×２で1.36Ωですから、アイドル電流は100mA程度のようです。設計通りでちょうどよさそうです。
出力のDCオフセットは、、、なんと0.0mV..みごとです。
気をよくして入力部とスピーカーとつなげて聴いてみました。
なんと、一発で音がでました。。すごいことですね（笑）

翌日、朝からRチャンネルの実装開始です。

順調に進みます。左チャンネルと右チャンネルでのコンデンサの形状が違います。左チャンネルではフィルムコンデンサで100pFを二つ使っているのでコンパクトですが、右チャンネルを作り始めてから、同じものがないことに気がつきます。部品箱を探すと、マイカコンデンサはありました。この狭いスペースにはいるかなぁ～。えいやっとしてみたらぎゅうぎゅうですがなんとか実装。。。

右チャンネルの放熱板はどうしたの？？？
秋月に発注しないと。。。。まだありません。
とりあえず、短い時間なら電圧はかるだけなら、と、すばやく電圧を測ってみます。
エミッタ～エミッタ間の電圧がありません。とこかで間違っているか、はんだ忘れがあるはずです。。。。さがします。

～

さがします

～

さがします

～

さがしました。。。

この間約3時間。。。あーでもないこーでもないとあきらめかけたその時。

やっと見つけました！！つながっていそうなのに導通のないところ

ささっと、電圧を測ってみます。E～E間で140m Vくらいです。OK
オフセットは、、こちらは残念ながら10mVありました。調整できる範囲なのでちゃんとヒートシンクつけてから調整することにします。
ヒートシンクは金曜日夜に発注したので、もしかして土曜日発送で日曜には届くかなと期待してましたが、、、発送にはなりませんでした。でもやっぱり音はきいてみたいので、あるものでその場しのぎです。

かっこ悪いですね(-_-;)
まぁ、その場しのぎということで、さっそく継いで聴いてみます。

あれ、LEDが暗くなったり明るくなったり。。。。やばい。
どうやら15Vのアダプタの電流容量が足らないようです。こっちも大きいの買わなきゃ。
とりあえず、12V３Aのアダプタで音出しすることにしました。

聴いてみました。

これは、、、

いいですね。高音のガヤガヤ感がない。。。きれいな音、決して高音が抑制されているわけではなくきちんと出ているのにうるさくない。感動しました。
適当に作ってもこんな音がでるんだ。

ちなみに、12Vの電源ですが、出力段の2SD882,2SB772のアイドル電流は1N4007×２のバイアスで約95ｍA程度で落ち着いています。コレクタ損失は570mW程度でしょうか。
12V電源でも部屋で聴くのに必要なパワーは十分にあります。これはこれでよいかなと思いますが、やっぱり15Vでの設計ですのでその電圧をかけて使いたいところです。

ということで、続きは、ヒートシンクと電源アダプタの入手まちとなりました。

2019年11月29日金曜日

ぺるけさんちのトランジスタ式ミニワッターPart5 15V版を作ってみた。準備偏

半導体関連の部品調達について

初段のペアFET

前に2SK170のペアをぺるけさんの部品お助けページから頂いておりました。
なのでいつかは作ろうと思っていたのですが、なかなか重い腰があがらなかったのです。先日、やっぱり音を聴いてみたく、つくりはじめました。
部品は、2SK170以外は自分で、揃えました。

二段目の差動回路のトランジスタ

2SA1680が、手に入らない。なので、使えそうなのに代替。
↓
BC327.25 PNP hFEは400程度と高めでおあつらえ向き。マルツで購入しました。最大許容コレクタ損失が625mWなので2SA1680より小さく心もとない気もしますが。使ってみます。海外トランジスタなので、普通のECB配列じゃないので注意。なんとCBEでした。
でも、配線してみると、ベースが真ん中の方が何かと都合が良いきがしました。

定電流回路のダイオード

なんとAmazonで買えます。1S2076A Amazonで購入
最終段のトランジスタのバイアスを作るダイオードUF2010は、1N4007にて代替できるような記事があったので、試しに使ってみることにします。←結果的にバイアスの調整に苦労することになりました。。。

電源部のトランジスタ

2SD882を使いました。Amazonで安く手に入ります。

最終段のトランジスタ

本家では2SA1359-Y/2SC3422-Yを使っていてTTC015,TTA008が代替で使えるそうなのですが、Amazonで手に入れた2SD882と2SB772が、沢山あることと、このトランジスタhFEが高い(300位は余裕であった)のでダンピングファクタ等に有利に働くのではないかと考え採用してみることにしました。
コレクタ損失が1.0WTa25と低いのが気にはなりますが、ヒートシンク付けるのでなんとかなるかな。ということで使う事にしました。

配線はどうする？？

基板は、どうしようか、なやんでいました。
ぺるけさんちの、タカスの基板を使ってもいいのですが、いかんせん、不慣れなもので、回路図に近い並びじゃないと、イメージが湧きません。そこで、PasSを使って、新たにおこすことにしました。
秋月のCのユニバーサル基板を使って、ダブルモノラルand電源ボードで３枚構成にしようかなどと、夢は広がります。
しかし、配線図から基板パターンを作ろうとするのですが、なぜかどうも行き詰まります。

えーぃ、この際だから、電源とLチャンネル、Rチャンネルをひとつのユニバーサル基板に載せてしまえ。と行き当たりばったりでPasSで作図を始めてみました。すると、なんとかなりそうです。秋月のB基板にヒートシンクを含めすべて載ってしまいそうなのです。といことで、こんな感じになりそうです。

※インダクタとリレーの部品図がなかったので、電解コンデンサとコネクタになっています

使ったトランジスタのhFE

2SD882 hFE 287x3
2SB772 hFE 336x2
BC327.25 hFE 396x4

2SD882,2SB778のデータシートをみてみると、hFEはコレクタ電流ICが１A程度あっても150程度を維持しており極端な下がりはないようです。これもこのトランジスタを使おうとした理由でもあります。しかしっ！いかんせんもともとドライバ段に使うような小さめなトランジスタなのでどのくらい頑張れるかは未知数です・・・人柱的実験をしてみることが楽しみでもあります。

hFEはたまたまかもしれませんが、よく揃ったというか全く同一の値のものがありましたのでそれを使いました。

2019年11月19日火曜日

Tr差動ヘッドフォンアンプ。トラブル。

６月に作ったヘッドフォンアンプ、JJさんのデッドコピーのTr差動HPAで、電源電圧が±６Vのもの、ずっと調子よく使ってきて、初段をあの2SC2240に変更したり、終段をTTA004B,TTC004Bに変えたりして改造してきたのですが、バラックからケースに入れて使っていたところ、ふと気がつくと音が出なくなっている。
最初はアイドル電流が増えたことで、4700μF×４への突入電流と相まって、電源入力の処に入れている500mAポリスイッチが作動しちゃってるのかなと思った。
なぜかというと、どうも先日終段のトランジスタをTTA004B，とTTC004Bに交換してアイドル電流を30mA程度にした後に出始めた現象のようだからだ。
アンプをバラックで実験用電源±６Vに継いでいたときは、全く症状がでなかった。

ということで、ケースからボードを取り出してバラックにした。
こんどは±６Vではなくて１２Vの単電源で使ってみることに。
電源を入れると、症状は出ません。いったいどうしたことだろうと思い、一応仮想GNDを中心とした＋側電圧と－側電圧を測ってみます。
＋側８V　ん？？－側４V。ありゃりゃ。
しばらく電源を入れたままにしていたら、さらに＋10V－2Vととんでもない電圧になっています。こりゃまずいわ。。。
原因を探るべく、基板を裏返してみていると。。。ぺるけさんのFET差動HPAのVer４からパクった仮想GND電源のところがおかしい。。。

そう、2SC2655のエミッタと仮想GNDがつながっていない。そっか、ここは基板の上を通すとOSコンデンサの金属ケースに触れるから後からにと思って忘れたんだ。。。
錫めっき線でつないで、もう一度電圧をみてみると。。。あれ、まだ、全然変だ。。
もう一度裏側をみると。。。なんと2SC2655のコレクタから伸びる錫めっき線と＋側の線が接触しているだけで、ハンダ忘れしてる。だめだこりゃ。。
しかし、よくこんな状態で、きちんと音が出ていたものだ。。あらためておどろく。そしてあきれる（笑）こちらも、ハンダして、電圧を測ってみると。正常になりました。。

アナログ回路って、どこまで許容性があるのか。。。こんな状態でも、ちゃんと！？いい音で鳴っていたじゃないか。
それは、もしかして、自分の耳が大馬鹿だから？
そして自分の耳の不確かさ。。思い知りました。

部品を疑うより、自分のした作業を疑え！！
まさにその通りでした。

bluetoothBoradを組込んだらノイズの嵐になってしまったので対策

ノイズ対策　結果的にうまくできたので、その経過をメモっておくことにします。

bluetooth基板に改良を加えてオーディオ用として使えるようにしてきた。
バラックで適当なヘッドフォンアンプとつなげて聴いてみると確かにUSBDACと遜色ない所まで持って行けたような気がする。
そうなると、使い道を考える事のになるのだが。。。
順番が逆？？

先日のケースに詰め込んだのは
構成は
１．bluetooth基板
２．USBDAC（Covia）
３．外部入力
４．LowPassFilter
５．ClassDパワーアンプ
６．ヘッドフォン出力
となっている。

何も手当をしないで、組み込んでみると、bluetoothにしてボリュームをあげると、ハムノイズ、ピーというデジタルノイズ。ジッジッというアクセスノイズのようなものが聞こえる。とても、そのままでは使いたいとは思えないような。。。

こういうとき、まず疑うのは電源からのノイズの回り込みですよね。
アースポイントをチェックしてみることにしました。
現状で、ケースにアースが落ちているのは。悪い見本みたいになってます(-_-;)

１．DCジャックのマイナス極
２．ヘッドフォンジャックのマイナス極
３．bluetooth基板のライン出力のマイナス極、USBDACのライン出力、LPFのマイナス極、ボリュームのマイナス極、ここは１点にしてその後ケースに落としている。
ケースにアーシングは一点で、、なので、どこかでアースループになっているのかなと思い対処。

まず最初にDCジャックを画像右の絶縁タイプと交換してみました。

この左側のジャック、みてくれはかっこいいのですが、金属ケースにつけた場合、ジャックを差し込まない状態では”がわ”とマイナス極の導通がないのですが、DCジャックを継ぐとマイナス極が”がわ”に触ってしまい、結果的にマイナス極と金属ケースの導通ができてしまいます。ちょっと使いづらいですね。
これを、絶縁タイプのものに交換します。
これで、DCジャックのマイナス極の導通がなくなりました。ノイズはというと。。。
まだ、ばりばり載っています。バリ５です(^_^;)

ヘッドフォンジャックのマイナス極は、これも絶縁型のものに変えたいところですが、このジャック、ヘッドフォンアンプとパワーアンプの切替スイッチの機能もあるので、おいそれと交換できません。なので、そのままにしておくことにしました。
この状態で試しにbluetooth基板だけ別電源にしてみました。
そしたら、、、ノイズが小さくなりました。ということはやっぱり電源周りからノイズを拾っているようです。
電源スイッチのあとbluetoothへの電源供給を1mHのインダクタを通してみました。
結果、これは効きました。あれだけノイズが載っていたのが嘘のようです。
でも、まだ、ボリュームを最大にすると、時々、ピーやら、常時ブッブツやら言っています。通常聴いている音量なら無音時でも全く聞こえません。なので、これはこれでいいのかもしれませんが、いったん気がついてしまうとなんとかしたくなる性格なので中途半端にはできません。もう少し粘ってみることにしました。
次の対策は３．の信号アースポイントをシャシーから浮かすことです。
結果は、効果がありませんでした。まったく変わりません。でも、いじっているうちに、ボリューム周りのビニル腺に触れたり、場所を移動するとノイズの質が変わることに気がつきました。入力インピーダンスは50kΩと比較的高いため、配線の引き回しでノイズを拾っているのかもしれません。短く切りました。そして継ぎます。これで、基板を外すときボリュームも一緒に外さなければならなくなりました。結果は。。。。。少しノイズの質が変わりましたが、まだまだ載っています。だめです。
ふとそんなときに、bluetooth基板の内蔵アンテナにふれてみると、ノイズが消えます。。。基板を取り出しても、ノイズが消えます。これは、もしや！！！
ノイズはアンテナから拡散している？？
まぁ、考えてみればすぐに想像はできましたが、なかなか気がつかないものです。
内蔵アンテナは、無効にして、外部アンテナを継ぐことにします。
しかし、それにしてもこの０Ωのチップ抵抗の小さいこと、、、、２台あるうちの一つは奇跡的にうまくいったのですが、もう一つは。。。。あんまり見たくない状況に、いや、みえないか、，ルーペ使わないと。。。気にしないようにします。

ケースの加工です。

もともとアンテナをつける予定はなかったので、そんなスペースはありません。考えあぐねた結果。RCAジャックを止めているねじの所を代わりにアンテナのBNPジャックつければ。。。ということで、やってみたら、結構うまくいきました。

問題は、ノイズですが。。。
おぉ、すっかり消えている。残っているのはボードのヒスノイズとかすかなデジタルノイズのみ。これで、満足です。
視聴して、好きな音楽を流して聴いていると眠くなってきます。これです、安心して聴き入っていると気持ちが良くなって眠くなります。そして椅子からずり落ちそうに。。。

さて、ボードは２枚あります。もう１枚はどうしましょうか？？

2019年11月16日土曜日

bluetooth BT64x の載った基板を色々いじってみた。No３

この基板、入力側の抵抗を8.2kから22kにしたので１μFのカップリングコンデンサとの組み合わせて、低音側が15Hz程度まで伸びるはずなんだけど、どうもやっぱり100Hzよりちょっと低いところからだだ下がり状態なのはどうしてだろう。。。
それに、カップリングコンデンサがチップ型のセラミックらしいので、高音側に独特のキンキン音があるような気がしていた。
色々考えたのだけれども、やっぱり、4.7μF程度に増やしたいのと、セラミックコンデンサは使いたくない。。。
ということで、よし、取っ払って、電解コンデンサでもつけるか。。。
その前に、アンテナを外部入力の方に繋ぐことしておかないと、後からできなくなりそう。。。

内蔵アンテナのところにある０Ωチップを隣にずらす。

なんとか、奇跡的に、隣にずらすことができた。まぐれだ。。。。。（笑）

入力側のシリーズに入っていたチップ抵抗とチップセラコンを外したところ。

リード品の22k抵抗と、４.７μFの電解コンデンサをつけていく。
かなり強引だけれども。。。

あんまり、かっこよくはないけれども、こんな感じにつけた。
周波数特性。。。

やっぱり低音側がだらだら下がっている。。。
ということは、出力側の１μFが原因か。。。

フィルムコンとパラに１０μFの電解コンデンサを入れてみる。
写真では、LR両チャンネルにつけてあるが、最初、比較しやすいように片方だけつけてみた。

おおっ
これは。。。いいですな！！
聴いてみると。、セラコンのキンキン音はない。。。
やっと、まともに使えるbluetooth基板に仕上がったみたいだ。

2019年11月10日日曜日

bluetooth BT64x の載った基板を色々いじってみた。No２

この基板、リレーがついています。bluetooeh使用でなおかつ再生状態にしてはじめてbluetoothと内部的に導通します。
何が言いたいかというと、再生状態にして、bluetooth側のボリュームを絞らないと、ノイズの確認ができないという事です。
音量：iPhone側最低、アンプ入力最大の状態にしてみた所。。。
ピー、ブツブツブツとクロックのようなデジタルノイズが載っています。。。それも結構な音量で。
ガッカリしました。。
さて、ここから、ノイズ対策です。
考えられることは

電源からの回り込み
オペアンプの作動バラスが崩れている
bluetooth基板自体のノイズ

でしょうか、

1.について、Bluetooth基板の電源をアンプ部と別にしてみます。

→　変わりません。。。。(^◇^;)

2.について、やったことは二つ

NFBの22k，0.22μFを外す
HOT側と同じ構成をCOLD側にも施す。

1.をやってみた所、ノイズがなくなり、ヒスノイズのみになりました。ということはCOLD側にも同じく22kと0.22μFを追加したらバランスが取れてノイズがなくなるかも。。。

→　結果は、ダメでした。残念。。。。

結局基板自体のノイズを拾っていると思われました。なので、低音域の改善を含めすべてノーマルに戻し手をいれるのは一旦諦めることにしました。
使ってみると素のままでも、いいかなと思えるほどでした。
まったくノーマルに戻してしまったので、出力側には2.2kΩがついたままです。
なので、LPFの効き具合を調べるのにRMAAで周波数特性をみてみることにしました。

なんじゃこりゃ！！
です。びっくりしました。なんと、2kHzあたりからダダさがり、しかも左右で特性がちがう。LPFも外すことにしました。

まぁこんなものでしょう。。。だけどやっぱり100Hzからダダさがり。。。
これで、ただ単に基板だけを組み込んだ素の状態になってしまいました。
なんだか、これでは面白くないので少し考えてみることにします。

オペアンプの入力側についている8.2kを22k位にしたら入力インピーダンスがあがり1μFとの時定数で低域が伸びてしかも利得が2倍くらいに落ちるのでひずまないしいいことづくめじゃない？
計算してみます。
入力インピーダンス：47//22=15.0kΩ
cut off：10.6Hz
このくらいだったらちょうどいいかな。
でも、チップ抵抗もってないし交換するのが大変そう。。。
けれども、じっと見てると2012サイズのチップ抵抗なので、もしかしたらここにリード抵抗が入りそう。。。。に思えてきました。
で、やってみました！！
まず、チップ抵抗の取り外しです。ここはいつも使っているサイズのこて先で抵抗の両側を同時に温めて溶かし、ずらしてとります。こてを冷ましてから一番細いこて先に変えて、ランドにはフラックスを塗り、予備はんだをランドとリード線にして置き、奥から順にはんだ付けしていきます。多少曲がっていてもやり直しはしません。きちんとついていればよいのです。気をつけたのはその位ですが。。。。

なんと、出来てしまいました。。。
さっそく、周波数特性をみてみます。

前

後

ほぼ計算通りです。低域が伸びました。60Hzあたりから下がっていて15Hzあたりがcut offのようです。高域は15kHzあたりで0.5Hzくらいの持ち上りがあります。
これで、ノイズがなければいいのですが。。。。

組み込んで試してみました。再生状態にして無音の処で最大音量にします。感度の良いヘッドフォンだとヒスノイズの裏にすこしだけ、ピーブツブツのデジタルノイズがきこえますが、まあ、許せる範囲です。こんなものでしょう。いつも使っているAKGのヘッドフォンだと聴こえません。よしとします。
LPFの定数は、Q値の制御に820Ω，定数は2.7mH，4700pFとしました。cut offは約44Hzになります。
このアンプ、USBDAC、外部入力もあります。LPFは全てにかかっていますので特性を確認しておきます。といってもリファレンスに使っているDAC、soundblasterHDが96kのサンプリングですので半分の48kHzまでしかわかりませんが。。。

LPFのQ値が0.9以上だったのでリファレンスのLINE入力につないだsoundblasterでは高域で少し盛り上がりがあります。少し調整をしなければいけない感じですが、内蔵したCOVIAのUSBDACではちょうどよい感じで、Bluetoothでは20kHz手前から下がっているので、まぁこのままでも良いでしょう。

一応完成ということで。
いろいろ遊べたbluetooth基板でした。